电子镇流器频率的研究

电子镇流器频率的研究讨论电子镇流器频率对其性能和可靠性的影响。实验发现：电子镇流器的频率与输入电压有关；当输入电压一定时，电子镇流器的频率并不只取决于振荡回路的电感和电容，而是由振荡回路的电感/电容和脉冲变压器线圈绕组匝数及匝数比共同决定的。提出电子镇流器的振荡模型。在模型中，存在两个初始频率：一个是由回路的电感和电容确定的固有频率；另一个是由晶体管的开关时间确定的晶体管开关频率。这两个频率的相互作用，决定了电子镇流器的频率。当这两个初始频率相等时，电子镇压流器的频率达到最高值并等于固有频率；当这两个初始频率不相等时，电子镇流器的频率就不等于固有频率，而最终等于晶体管的开关频率。电子镇流器的最高频率由固有频率确定，电子镇流器的实际频率由晶体管的开关频率确定。关键词电子镇流器振荡模型频率脉冲变压器线圈绕组前言：由于电子镇流器有许多优点，因此，它一问世便受到广泛重视。现已发展成一大产业。但是，要提高其可靠性及性价比，使其充分发挥特有的优点，还有不少问题有待研究和确决。本文只就电子镇流器的频率问题作一些分析和探讨。1电子镇流器工作频率对其性能和可靠性的影响电子镇流器是一个通过电子电路，将工频电源变换成直流电源，再将直流电源插座变换成数十KHz甚至更高频率，集点燃和限流于一身的逆变装置，它给荧光灯提供一个较高较合适频率的电源。频率对其性能和可靠性的影响，至少涉及以下几方面。(1)光效荧光灯的光效取决于其内部参数和外部条件多种因素,但是,就一定的荧光灯,试验发现,提高工作频率,荧光灯的光效随之提高。(2)元器件的损耗元器件介质的损耗与频率有关例如磁性元件，频率越高损耗越大。就晶体管而言，在不一定开关状态下，开关工作的损耗与频率成正比。(3)噪音电子镇流器中的磁性元件，在交变场的作用下，会出现磁致伸缩效应，可能会产生噪音。但是，如果其频率大于20KHz，则这种声波人们耳朵听不到。所以频率大于20KHz有利于工作和生活环境。2影响频率的因素2.1电子镇压流器的频率不只取决于振荡回路的电感L和电容C的一些实验数据既然频率对电子镇流器的性能和可靠性影响很大,就有必要分析和探讨影响电子镇流器频率的因素,从而控制和调整它,以便提高电子镇流器的性能和可靠性。为了探讨其中的关系，我们对图1a和图1b两种滤波线路的电子镇流器的工作频率f与回路的电感L、电容C和脉冲变压器B的线圈绕组的匝数及匝数比之间的关系进行了测试，测试结果列于表1、表2、和表3。2.4晶体管的开关频率对电子镇流器工作频率的影响下面应用上述模型，首先分析晶体管开关时间T（开关），对电子镇流器频率f的影响然后分析脉冲变压器的线圈绕组的匝数及匝数比对T（开关）的影响，最后分析输入电压对T（开关），也就是对f的影响，为了便于讨论，把晶体管作为理想开关器件，电感和电容作为理想器件，则T1和T2一旦导通，其ec两端电压值立刻为0，而T1和T2一旦截止，其ec两端电压值立刻1为E；把晶体管梯形开关曲线简化为方形曲线，开关时间长短的变化，引起梯形开关曲线斜边斜率的变化，简化为方形曲线时间长短的变化；把回路C（电容）的充放电非线性曲线简化为线性曲线。如果T（开关）=T（充电），也就是说，当回路刚好充电到最大额定电压E时，T1管刚好截止，T2管刚好导通，回路及时从充电状态转入放电状态；同理，当回路刚好放电到最低额定电压0时，而T1管刚好导通，T2管刚好截止，回路又及时从放电状态转入充电状态，如图3a所示，这就是f1=f0的情况，则这时f就由回路的L和C决定，而且f=f1=f0=1/2LC的频率稳定地工作下去。如果晶体二极管管开关时间T（开关）大于回路的额定充放电时间T（充放），即f1﹤f0,在这种情况下，虽然回路充电己达到最大额定电压值E，但是由于T1仍未关断和T2仍未导通，回路仍然处于充电状态，未能及时转入放电状态使得充电时间延长了；同理，在回路的放电过程中，虽然回路的放电已达到最低额定电压值,但是由于T1管仍未导通和T2管及未关断，回路仍然处于放电状态，未能及时转入充电状态，使得充电时间延长了；如图3b所示。振荡稳定后，回路的实际充放电时间T（充放），便等于晶体开关时间T（开关），这样使得回路的振荡周期增大了，使振荡频率降低了，即f﹤f1,而且最终f=f1,这里f并不只由回路的L和C决定，f要受f1的影响，也就是说f取决于晶体管的开关时间或周期T（开关）。这表明，凡是能改变晶体管的开关时间T（开关）的因素，都会改变电子镇流器的频率。电子镇流器中串联的两个晶体管，一方面其开关是通过脉冲变压器B受到回路的控制，另一方面它的开关又控制着回路的振荡，两者相互作用和放制，因此，考虑回路的振荡时，不能只考虑回路的L和C作用，同时还必须考虑回路晶体管的开关作用。因为控制晶体管的开关信号是取自振荡回路，所以，只会出现f1=f0和f1f0的情况。这样，这种模型既考虑了回路的L和C对电子镇流器频率的影响，同时也考虑了晶体管的开关频率对电子镇流器的工作频率的影响。2.5输入电压对晶体管开关时间的影响,导致对电子镇流器频率的影响对于一定的电子镇流器,在一定的脉冲变压器线圈绕组的匝数及匝数比下,当输入电压增加时,输出电流有效值Ie会随着增加,使脉冲变压器副边线圈两端的电压或流过的电流随着增加。这时加到晶体管基极与发射极之间的信号，就会更大地偏离晶体管临界饱和及临界截止的信号强度值，使T（开关）延迟更长，晶体管的开关频率f1=1/t（开关）下降就会更多。于是，电子镇流器的频率，就会随输入电压的变化而变化就出现3的情况。通过以上的分析我们看到，即使回路的电感电容不变，只要改变脉冲变压器线圈绕组的匝数及匝数比，就会改变输入到晶体管基极的信号大小，就会改变晶体管的开关时间，从而改变晶体管的开关频率f1。各种作用都归结为对晶体管的开关频率f1的影响。f1改变了，由f0和f1两个频率的相互作用协调产生的电子镇流器的频率f也就改变了，于是就出现表1、表2和表3的情况。这样就从理论上解决了实现结果，并找到了通过改变脉冲变压器线圈绕组的匝数及匝数比，可以控制和调整电子镇流器的频率f的理论依据。3电子镇流器频率的控制以上分析说明电子镇流器的频率f,由振荡回路的L、C和脉冲变压器线圈绕组的匝数及匝数比共同决定。只要改变L或C就会改变f0，只要改变脉冲变压器线圈绕组的匝数及匝数比就会改变f1。因此，可根据需要改变L或C或脉冲变压器线圈绕组的匝数及匝数比以便控制电子镇流器的频率f或使f=f0=1/2lc，或使ff0振荡稳定后电子镇流器的频率f，便等于晶体管开关频率f1。4结论（1）电子镇流器工作频率对电子镇流器的性能和可靠影响很大，应合理选择频率。（2）电子镇流器的最高频率，由振荡回路的电感、电容决定，而其实际频率由晶体管的开关频率确定,即由振荡回路的电感、电容和脉冲变压器的线圈绕组的匝数及匝数比决定，而不只是由回路的电感和电容决定。（3）对于一定的电子镇流器，其实际频率与输入电压有关。（4）通过改变振荡回路的电感L，或电容C，或脉冲变压器线圈绕组的匝数及匝数比，可以控制和调整电子镇器的频率f，以便达到改善电子镇流器性能和可靠性的目的。